Video: Legea lui Arhimede (Octombrie 2024)
În ultima perioadă au apărut o serie de povești despre cum Legea lui Moore se apropie de sfârșit. Acest lucru nu este surprinzător în mod special - oamenii au prezis dispariția ei timp de zeci de ani și am abordat problemele înainte - dar discuția a luat viață nouă. O poveste din revista Nature de M. Mitchell Waldrop confirmă ceea ce cei mai mulți din industrie bănuiau - că următoarea generație a foii de parcurs a tehnologiei internaționale pentru semiconductori (ITRS) se va concentra nu pe reducerea tranzistorilor, ci mai degrabă pe dezvoltarea avansurilor de cip pentru aplicații specifice..
Legea lui Moore, desigur, se bazează pe observația făcută de Gordon Moore (care mai târziu ar continua să co-găsească Intel), în ediția din aprilie 1965 a Electronice , că numărul tranzistoarelor dintr-un procesor se dubla în fiecare an. (O copie este online aici.) Până în 1975, el a fost dovedit corect, dar și-a schimbat estimarea dublarea cipurilor la fiecare doi ani, ritm pe care industria l-a urmat în mare măsură până de curând.
În 1991, industria americană a semiconductorilor a început ceea ce va deveni ITRS cu contribuții de la grupuri industriale din Europa, Japonia, Taiwan și Coreea de Sud. De-a lungul anilor, au fost multe modificări ale acestei foi de parcurs. Până la începutul anilor 2000, numărul tranzistoarelor pe un cip nu a dublat în fiecare generație, ritmurile de ceas au crescut de asemenea, ceea ce a dat o creștere evidentă a performanței. Chipurile au urmat ceea ce s-a numit scalarea Dennard, pe baza unei lucrări din 1974, care spunea că pe măsură ce tranzistoarele au scalat, performanța a crescut cu aproximativ același factor la aceeași putere. Dar când cipurile au scăzut sub 90nm sau cam așa ceva, asta a încetat să funcționeze și după ce cipurile au ajuns la 3GHz sau 4GHz, au folosit pur și simplu prea multă putere și s-au încălzit prea tare. În loc să folosească nuclee mai rapide, industria a apelat la utilizarea mai multor nuclee, care funcționează pe unele aplicații, dar nu și pe altele. Între timp, cipurile mobile au devenit mai populare, aducând cu ele o cerință pentru o utilizare și mai redusă a puterii.
O altă schimbare mare a venit cu materialele. În cea mai mare parte a acestei perioade, cipurile au fost în mare parte MOSFET sau tranzistoare cu efect de câmp de metal-oxid-siliciu, ceea ce înseamnă că materialele de bază erau destul de simple. În ultimul deceniu, am observat introducerea de siliciu încordat, poartă metalică de înaltă k și tehnologii FinFET - toate metodele pentru creșterea densității și performanței, dincolo de materialele și designurile tradiționale ar putea realiza. Majoritatea observatorilor consideră că, pe măsură ce ajungem la producția de 7nm și mai jos, vom avea nevoie de materiale alternative mai noi, cum ar fi germaniumul de siliciu (SiGE) și arsenidul de indiu gallium (InGaAs) și că, în cele din urmă, putem trece la o structură tranzistoră diferită, cum ar fi poarta-toate -tranzistoarele de lungime cunoscute sub numele de nanofire.
Recent, instrumentele de litografie - cele care strălucesc luminile care activează materialele de pe placa de siliciu pentru a atrage modelele designului cipului - au fost, de asemenea, relativ statice, litografia de imersiune de 193 milimetri a fost un standard de ani de zile. Fără înlocuirea sa, cunoscută sub denumirea de litografii ultraviolete extreme (EUV), producătorii de cipuri sunt nevoiți să utilizeze modelări multiple, ceea ce crește costurile. ASML și partenerii săi lucrează de ceva vreme la EUV, iar acum pare să fie vizată la producția de 7 nm.
Combinația dintre sfârșitul scalării Dennard, a materialelor noi și a modelării multiple a crescut costurile de rulare a fiecărei noi generații de tehnologie. Și a devenit din ce în ce mai greu în acest sens, Intel a spus recent că planurile sale pentru 10 nm erau doi ani și jumătate după introducerea de 14 nm, ceea ce înseamnă că acest lucru se va întâmpla în 2017. Samsung și TSMC vorbesc și despre pregătirea chipsurilor de 10 nm pentru producția în masă în 2017 și este posibil ca acestea să poată chiar să bată Intel la acest nod (deși, desigur, există întrebări despre denumirea nodurilor și dacă procesele lor sunt la fel de dense ca cele ale lui Intel.)
Modificările din foaia de parcurs ITRS nu neagă faptul că continuarea scalării se va întâmpla o perioadă, deși nu mai este pe cadența de doi ani cu care ne-am obișnuit și cu venirea unor limite fizice reale. Dar noua versiune - denumită Foaia de parcurs internațională pentru dispozitive și sisteme - se pare că, în schimb, subliniază diferite tipuri de tehnologie pentru diferite aplicații, precum senzori, smartphone-uri și servere; și combinarea diferitelor tipuri de tranzistoare pentru diferite lucruri, cum ar fi memoria 3D, gestionarea puterii sau semnalele analogice.
Deci Legea lui Moore este cu adevărat moartă de această dată? Mă îndoiesc de asta. Intel continuă să spună „Legea lui Moore este în viață și bine”, iar ei și alții oferă motive bune pentru care cipurile vor continua să devină mai dense în următorul deceniu sau chiar așa, chiar dacă costurile continuă să crească. Dar nu există nici o îndoială că vom vedea multe schimbări în designul cipurilor, pe măsură ce ne deplasăm din ce în ce mai departe de conceptul unui design unic care se scalează de pe dispozitive minuscule până la centrul de date. Și asta înseamnă că designerii de cipuri se vor confrunta cu unele decizii riscante și că clienții vor trebui să fie și mai atenți la selecțiile pe care le fac.
